2017-2018学年高中物理 习题课 用牛顿运动定律解决几类典型问题课件 沪科版必修1

习题课:用牛顿运动定律解决几类典型问题,1.牛顿第二定律的表达式F=ma,其中加速度a与合力F存在着瞬时对应关系,a与F同时产生、同时变化、同时消失;a的方向始终与合力F的方向相同。2.解决动力学问题的关键是做好两个分析:受力情况分析和运动情况分析,同时抓住联系受力情况和运动情况的桥梁加速度。,一,二,三,一、瞬时加速度问题根据牛顿第二定律,加速度a与合外力F存在着瞬时对应关系,所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态,再由牛顿第二定律求出瞬时加速度。应注意两类基本模型的区别:1.刚性绳(或接触面)模型:这种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,弹力立即改变或消失,形变恢复几乎不需要时间。2.弹簧(或橡皮绳)模型:此种物体的特点是形变量大,形变恢复需要较长时间,在瞬时问题中,其弹力的大小往往可以看成是不变的。,一,二,三,【例1】 A、B两球用细线悬挂于天花板上且静止不动,两球质量之比mAmB=53,两球间连接一个轻弹簧(如图所示),如果突然剪断细线,则在剪断细线瞬间A球、B球的加速度分别为(已知重力加速度为g) ()A.g,gB.1.6g,0C.0.6g,0D.0, g解析:由于在剪断细线的瞬间,A、B球仍在原来的位置,所以轻弹簧的形变量还未发生变化,即轻弹簧中的弹力大小、方向均未发生变化。由系统原来静止可知,轻弹簧弹力大小为mBg,所以剪断细线瞬间B球的合外力仍为零,加速度也为零,而A球所受的合外力大小为 mBg,所以A球加速度为1.6g,故B正确。答案:B,一,二,三,变式训练1如图所示,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有(),解析:在抽出木板后的瞬间,弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变。木块1受重力和支持力,mg=N,a1=0,木块2受重力和压力,根据牛顿第二定律得 ,故选C。答案:C,一,二,三,二、动力学中的临界问题在应用牛顿运动定律解决动力学问题中,当物体运动的加速度不同时,物体有可能处于不同的状态,特别是题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时,往往会有临界值出现。1.弹力发生突变的临界条件弹力发生在两物体的接触面之间,是一种被动力,相互接触的两个物体将要脱离的临界条件是弹力为零。2.静摩擦力发生突变的临界条件静摩擦力是被动力,其存在及方向由物体间的相对运动趋势决定:(1)静摩擦力为零是状态方向发生变化的临界状态;(2)静摩擦力最大是物体恰好保持相对静止的临界状态。,一,二,三,【例2】 如图所示,细线的一端固定在倾角为45的光滑楔形滑块A的顶端P处,细线的另一端拴一质量为m的小球。(1)当滑块至少以多大的加速度a向左运动时,小球对滑块的压力等于零?(2)当滑块以a=2g的加速度向左运动时,线中拉力为多大?,一,二,三,解析:(1)假设滑块具有向左的加速度a时,小球受重力mg、线的拉力F和斜面的支持力N作用,如图甲所示。由牛顿第二定律得水平方向:Fcos 45-Ncos 45=ma,竖直方向:Fsin 45+Nsin 45-mg=0。由上述两式解得,由此两式可以看出,当加速度a增大时,球所受的支持力N减小,线的拉力F增大。当a=g时,N=0,此时小球虽与斜面接触但无压力,处于临界状态,所以滑块至少以a=g的加速度向左运动时小球对滑块的压力等于零。,一,二,三,一,二,三,变式训练2在例2中,当滑块加速度多大时,线的拉力为零?此时滑块运动状态可能是怎样的?解析:当线的拉力恰好为零时,小球受力情况如图所示:小球受重力mg、弹力N,两个力的合力方向水平向右。合力大小为mgtan 45。根据牛顿第二定律:mgtan 45=ma得a=gtan 45=g滑块的加速度方向水平向右,可能的运动状态:向右做加速度大小为g的匀加速直线运动;向左做加速度大小为g的匀减速直线运动。答案:见解析,一,二,三,三、动力学中的连接体问题解决力学问题,特别是在应用牛顿第二定律解题时应特别注意研究对象的选取。当几个物体间存在相互作用时,在解题过程中选取研究对象很重要,有时以整体为研究对象,有时以单个物体为研究对象。,一,二,三,【例3】 如图所示,两块粘连在一起的物块a和b,质量分别为ma和mb,放在光滑的水平桌面上,现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb,已知FaFb,则a对b的作用力()A.必为推力B.必为拉力C.可能为推力,也可能为拉力D.不可能为零,一,二,三,变式训练3如图所示,质量分别为m1和m2的物块A、B,用劲度系数为k的轻弹簧相连。当用恒力F沿倾角为的固定光滑斜面向上拉两物块,使之共同加速运动时,弹簧的伸长量为多少?,解析:对整体分析,由牛顿第二定律得F-(m1+m2)gsin =(m1+m2)a隔离A,由牛顿第二定律得kx-m1gsin =m1a,1,2,3,4,1.如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力()A.方向向左,大小不变B.方向向左,逐渐减小C.方向向右,大小不变D.方向向右,逐渐减小解析:A、B物块做匀减速运动,加速度不变,方向向左。对B受力分析,由牛顿第二定律F=ma知,A对B的摩擦力大小不变,方向向左,A正确。答案:A,1,2,3,4,2.(多选)质量均为m的A、B两球之间系着一个质量不计的轻弹簧并放在光滑水平台面上,A球紧靠墙壁,如图所示,今用水平力F推B球使其向左压弹簧,平衡后,突然将力F撤去的瞬间 (),解析:在将力F撤去的瞬间A球受力情况不变,仍静止,A的加速度为零,选项A错,B对;而B球在撤去力F的瞬间,弹簧的弹力还没来得及发生变化,故B的加速度大小为 ,选项C错,D对。答案:BD,1,2,3,4,3.如图所示,A、B两木块间连一轻杆,A、B质量相等,一起静止地放在一块光滑木板上,若将此木板突然抽出,在此瞬间,A、B两木块的加速度分别是()A.aA=0,aB=2gB.aA=g,aB=gC.aA=0,aB=0D.aA=g,aB=2g解析:当刚抽去木板时,A、B和杆将作为一个整体一起下落,下落过程中只受重力,根据牛顿第二定律得aA=aB=g,故选项B正